De IS220PSVOH1B is een krachtige servobesturing I/O-module behorend tot de PSVO-serie (Servo Control I/O Pack) binnen het GE (General Electric) Mark VIe-besturingssysteem. Deze module is speciaal ontworpen om een nauwkeurige elektrische interface en besturingsfunctie te bieden voor servokleppen in gasturbines, compressoren en andere industriële roterende machines. De IS220PSVOH1B communiceert met het TSVC-servoklemmenbord via een of twee I/O Ethernet-netwerken en werkt samen met de aangrenzende WSVO-servodriver om een gesloten lusregeling van twee onafhankelijke servokleppositielussen te bereiken.
De IS220PSVOH1B heeft een modulair ontwerp, met een gemeenschappelijk gedistribueerd I/O-processorbord en een speciaal servofunctie-I/O-bord. De module ondersteunt vijf selecteerbare servoklepuitgangsstromen variërend van 10 mA tot 120 mA, waardoor servokleppen met verschillende specificaties kunnen worden geplaatst. De module levert ook LVDT-excitatiesignalen (Linear Variable Differential Transformer) en kan maximaal acht LVDT-feedbacksignalen en twee pulsfrequentie-ingangen van brandstofstroommeters ontvangen.
De IS220PSVOH1B kan worden toegepast in simplex- en TMR-systemen (Triple Modular Redundant) en voldoet aan de hoge betrouwbaarheids- en hoge beschikbaarheidseisen van industriële besturingstoepassingen. De module wordt rechtstreeks aangesloten op het TSVCH1A-klemmenbord via een DC-62-pins connector en heeft toegang tot het IONet-netwerk via RJ-45 Ethernet-interfaces voor realtime gegevensuitwisseling met de controller.
II. Hardwarestructuur en interfaces
2.1 Fysieke afmetingen en montage
De IS220PSVOH1B is ontworpen met compacte opbouwtechnologie. De fysieke afmetingen zijn als volgt:
Parameter |
Waarde |
Hoogte |
8,26 cm (3,25 inch) |
Breedte |
4,19 cm (1,65 inch) |
Diepte |
12,1 cm (4,78 inch) |
Montagemethode |
Directe plug-in op TSVCH1A-klemmenbordconnector, mechanisch bevestigd via inzetstukken met schroefdraad naast Ethernet-poorten en montagebeugel |
2.2 Hoofdconnectoren
De IS220PSVOH1B is uitgerust met de volgende connectoren:
DC‑62-pins connector : Bevindt zich aan de onderkant van de module en sluit rechtstreeks aan op de overeenkomstige connector op het TSVC-klemmenbord, en draagt alle I/O-signalen over, inclusief LVDT-signalen, servostroomopdrachten en bekrachtigingsuitgangen.
ENET1 (RJ‑45) : Ethernet-interface van het primaire systeem voor verbinding met het IONet-netwerk.
ENET2 (RJ‑45) : Redundante/secundaire Ethernet-systeeminterface die dubbele netwerkconfiguraties ondersteunt voor verbeterde communicatiebetrouwbaarheid.
Infraroodpoort : bevindt zich op het voorpaneel, maar wordt niet gebruikt in dit product.
2.3 Status-LED's
Meerdere LED-indicatoren op het voorpaneel bieden visuele diagnostiek, waaronder de voedingsstatus, Ethernet-linkstatus en de gezondheidsstatus van de module.
III. Functionele beschrijving
3.1 Servobesturingsfunctie
De IS220PSVOH1B werkt samen met de WSVO-servodriver. De WSVO bevat een voeding die de P28-spanningsingang omzet naar ±15 V voor de servostroomregelaarcircuits, twee servostroomregelaars die werken op basis van de stroomreferenties geleverd door het I/O-pakket, een selectie van vijf configureerbare versterkingen, en de servo-zelfmoordrelais en excitatie-uitgangsstuurcircuits.
Binnenin de module multiplext de BSVO-servokaart 24 analoge kanalen naar een 16-bits A/D-omzetter (100 kHz samplingfrequentie, ±10 V dc-bereik). Deze A/D verwerkt signalen van de servostroomregelaar, LVDT-ingangen en monitoring van de voeding. De stroomreferenties voor de analoge stroomregelaars op de WSVO worden op de BSVO gegenereerd door een 14-bits D/A-omzetter. LVDT-excitatie maakt gebruik van een digitaal-naar-analoog-omzetter die een sinusgolf van 3,2 kHz uitvoert, die wordt gefilterd en doorgegeven aan de WSVO.
3.2 LVDT-interface
De module ondersteunt maximaal acht LVDT-feedbackingangen voor nauwkeurige positiemeting van kleppen of actuatoren. Elke LVDT-ingang is voorzien van laagdoorlaatfiltering en hoge common-mode-onderdrukking om stabiele positiesignalen te garanderen, zelfs in zware elektromagnetische omgevingen. Gebruikers kunnen elke LVDT automatisch kalibreren met behulp van de ToolboxST-software, waarbij de Vrms-waarden worden geregistreerd die overeenkomen met de volledig gesloten en volledig open klepposities (MnLVDTx_Vrms en MxLVDTx_Vrms), waardoor spanningssignalen worden omgezet in positiepercentages van 0%–100%.
3.3 Pulsfrequentie-ingangen
De IS220PSVOH1B biedt twee pulsfrequentie-ingangskanalen, configureerbaar voor:
Magnetisch (passief) : Geschikt voor brandstofstroommeters en soortgelijke apparaten. Het signaalconditioneringscircuit is geoptimaliseerd voor stroomverdelersensoren.
TTL actieve sensor : Geschikt voor 5–27 V actieve uitgangssensoren.
Pulsfrequentie-ingangen ondersteunen ook verschillende toepassingstypen:
Stroomtype : Gebruikt voor metingen van de brandstofstroom met stroomverdeler.
Snelheidstype : Gebruikt voor conventionele snelheidsmeting van turbines met één as.
Snelheid hoog type : Vergroot het snelheidsmeetbereik.
Snelheid LM : Speciaal ontworpen voor turbines uit de LM-serie.
Speed_HSNG : Wordt gebruikt om inconsistente tandafstanden op het snelheidswiel te compenseren. Deze modus brengt de tandafstand in kaart om periodieke snelheidsvariaties te verwijderen, waardoor vergrendelingsstatusbits in kaart worden gebracht (HSNGn_Stat).
Als er geen vergrendeling kan worden bereikt vanwege overmatige tand-tot-tandvariatie, kan de parameter Lock_Limit worden aangepast in stappen van 1% om meer variatie per omwenteling mogelijk te maken. Redenen voor aanpassing kunnen zijn: gemagnetiseerd snelheidswiel, tweedelig snelheidswiel, externe elektromagnetische interferentie of onjuiste bedrading/afscherming. Het verhogen van Lock_Limit maakt echter meer snelheidsvariatie mogelijk; de oorzaak moet waar mogelijk worden aangepakt.
3.4 Servoklepkalibratie
De IS220PSVOH1B ondersteunt slagtests voor klepactuators. Servoprestaties kunnen op drie manieren worden geverifieerd:
Handmatige modus : voer de gewenste waarde numeriek in en controleer de prestaties met behulp van de trendrecorder.
Positie-ramping (Verify Position) – past een helling toe op de actuator.
Stapstroom (Verifieer stroom) – past een stapinvoer toe op de actuator.
Wanneer een nieuw klemmenbord op een systeem wordt gebruikt, is herkalibratie van de IS220PSVOH1B-servolussen vereist. De controller slaat de barcode van het klemmenbord op en vergelijkt deze met het huidige klemmenbord tijdens de herconfiguratielaadtijd. Elke keer dat een kalibratie wordt opgeslagen, wordt de barcodenaam bijgewerkt naar het huidige bord.
Kalibratiestappen (in ToolboxST):
Selecteer in de Component Editor het tabblad Hardware.
Selecteer in de boomstructuur de gewenste IS220PSVOH1B-module.
Selecteer in de Samenvattingsweergave het tabblad Variabelen en klik vervolgens op Ga aan/offline.
Scroll naar CalibEnab1 of CalibEnab2 en dubbelklik om kalibratie in te schakelen (alleen ingeschakelde regelaars kunnen worden gekalibreerd).
Ga naar het tabblad Regelaars, selecteer de gewenste regelgever in de vervolgkeuzelijst en vink het vakje Inschakelen aan.
Klik op de knop Kalibreren om het dialoogvenster Klep kalibreren te openen.
Klik op Kalibratiemodus om de kalibratiemodus te openen.
Klik op Minimum End (slagactuator tot minimum einde), Fix Minimum End (lees spanning), Maximum End (slag tot maximum einde), Fix Maximum End (lees spanning).
Klik op Kalibreren om de berekende waarden te gebruiken en vervolgens op Opslaan om ze op te slaan in de I/O-module en de huidige ToolboxST-configuratie.
Verificatieopdrachten (geen volgordevereiste) zijn onder meer: Positie (stap en monitor), Stroom (stap en monitor), Handmatig (handmatige beweging, gebruikt met knop Verzenden), Zenden (instelpuntwaarde verzenden), UIT (verificatiemodus verlaten).
3.5 Typen regelaaralgoritmen
De IS220PSVOH1B ondersteunt meerdere typen servoregelaaralgoritmen die kunnen worden geselecteerd via de parameter Reg_Type:
Reg_Type-waarde |
Beschrijving |
Ongebruikt |
Niet gebruikt |
geen_fbk |
Geen feedbackregelaar |
1_LVpositie |
Enkele LVDT-positieregelaar |
1_PulseRate |
Enkelvoudige pulsfrequentieregelaar (brandstofstroom). |
2_LVpilotCyl |
Dubbele LVDT-pilotcilinderregelaar (hoofd + piloot) |
2_LVposMAX |
Positioneerregelaar met maximaal twee LVDT's |
2_LVposMIN |
Positioneer de regelaar met minimaal twee LVDT's |
2_PIsRateMAX |
Brandstofdebietregelaar met maximaal twee pulssnelheden |
3_LV_LMX |
Mediaan van drie LVDT's (voor LMX100-turbine) |
3_LVposMID |
Mediaan van drie LVDT’s (voor zware gasturbines) |
4_LV_LM |
Ratiometrische selectie van dubbele LVDT-paren (voor LM1600/2500/6000) |
4_LV_LMX |
Vier-LVDT-regelaar (LMX uitgebreid) |
4_LVP/cilMAX |
Vier LVDT hoofd/piloot maximumregelaars |
Elk type regelaar heeft specifieke configuratieparameters zoals versterking (RegGain), nulbias (RegNullBias), positielimieten (MaxPOSvalue/MinPOSvalue) en LVDT-spanningscorrespondentiewaarden (MnLVDTx_Vrms/MxLVDTx_Vrms).
3.6 Dither-functie
Om te voorkomen dat de servoklep blijft hangen als gevolg van langdurige statische werking, biedt de IS220PSVOH1B een ditherfunctie met instelbare amplitude. Opties voor ditherfrequentie: 12,5 Hz, 25 Hz, 33,33 Hz, 50 Hz, 100 Hz of ongebruikt. Ditheramplitude (DitherAmpl) wordt gespecificeerd in % stroom, bereik 0–10%. Opmerking: Wanneer detectie van kortgesloten spoel is ingeschakeld, worden dither-amplitudes groter dan 2% niet aanbevolen, omdat deze de berekening van de spoelweerstand kunnen verstoren. Als de trillingsamplitude van cruciaal belang is, schakel dan de berekening van de spoelweerstand uit.
3.7 Bescherming tegen zelfmoord
De IS220PSVOH1B biedt meerdere zelfmoordbeschermingsmechanismen voor servo-uitgangen om een veilige aandrijving van de servoklep naar een veilige positie (meestal gesloten) te garanderen bij detectie van een fout. Configureerbare zelfmoordvoorwaarden zijn onder meer:
Huidige zelfmoord (EnablCurSuic) : Wordt geactiveerd wanneer de fout tussen de opgedragen stroom en de werkelijke feedbackstroom de ingestelde Curr_Suicide-drempel overschrijdt (0-100%).
Positiefeedback zelfmoord (EnablFbkSuic) : Geactiveerd wanneer positiefeedback het bereik (100% + Fdbk_Suicide) overschrijdt.
Zelfmoord met open spoel (OpenCoilSuic) : Geactiveerd bij detectie van een open servospoel; gebruik OpenCoildiag om specifieke diagnostische informatie te verkrijgen.
Zelfmoord op korte spoel (ShrtCoilSuic) : Geactiveerd bij detectie van een kortgesloten servospoel; gebruik ShrtCoildiag voor diagnostische details.
Detectie van open- en kortsluiting is gebaseerd op berekening van de spoelweerstand: na kalibratie RcoilOpen = 2 × (Servocompliantiespanning / servostroom), RcoilShort = 0,5 × (Servocompliantiespanning / servostroom). Gebruikers kunnen RopenTimeLim en RShrtTimeLim (seconden) instellen als vertragingen bij het bevestigen van fouten.
VI. Samenvatting van configuratieparameters
De IS220PSVOH1B wordt geconfigureerd via ToolboxST-software. De belangrijkste configuratie-items zijn onder meer:
4.1 Servo-tabblad
Parameter |
Beschrijving |
Opties / Standaard |
Servo_MA_Uit |
Nominale servostroom (mA) |
10, 20, 40, 80, 120 (standaard 10) |
Schakel CurSuic in |
Schakel huidige zelfmoord in |
Inschakelen/Uitschakelen (standaard Uitschakelen) |
Schakel FbkSuic in |
Schakel Positiefeedback Zelfmoord in |
Inschakelen/Uitschakelen (standaard Uitschakelen) |
EnblAutoGain |
Automatische versterking inschakelen (voor 4_LV_LM, 3_LVLMX, 4_LVLMX) |
Inschakelen/Uitschakelen (standaard Uitschakelen) |
Alleen spoel_RS_ |
Servoconfiguratie met 2 spoelen (onbelast op S-terminal) |
Inschakelen/Uitschakelen (standaard Uitschakelen) |
Curr_Zelfmoord |
Huidige zelfmoorddrempel voor fouten (%) |
0–100 (standaard 5) |
Fdbk_Zelfmoord |
Positiefeedback zelfmoordmarge (%) |
0–10 (standaard 5) |
OpenCoilSuic |
Schakel zelfmoord met open spoel in |
Inschakelen/Uitschakelen (standaard Uitschakelen) |
ShrtCoilSuic |
Schakel zelfmoord met korte spoel in |
Inschakelen/Uitschakelen (standaard Uitschakelen) |
Let opTBmAJmpPos |
TSVC mA-jumperpositie komt overeen |
10/20/40/80/120 mA_A/120 mA_B (standaard 10) |
RopenTijdLim |
Detectievertraging open circuit (seconden) |
0–100 (standaard 1) |
RShrtTijdLim |
Kortsluitdetectievertraging (seconden) |
0–100 (standaard 1) |
TMR_DiffLimit |
Diagnostische limiet voor stemverschil TMR (%) |
0–110 (standaard 25) |
4.2 Polsslag Tab
Parameter |
Beschrijving |
Opties / Standaard |
SysLim2Latch |
Systeemlimiet 2-vergrendeling ingeschakeld |
Latch/NotLatch (standaard Latch) |
SysLim2Type |
Type limietvergelijking |
≤ of ≥ (standaard ≥) |
SysLimiet2 |
Bovengrens debiet |
0–20000 (standaard 0) |
TMR_DiffLimit |
TMR stemverschillimiet (%) |
0–20000 (standaard 5) |
4.3 Regelaars Tab
Parameter |
Beschrijving |
Bereik / Standaard |
Reg_Type |
Type regelaaralgoritme |
Zie bovenstaande lijst (standaard ongebruikt) |
Dither_Freq |
Ditherfrequentie (Hz) |
12,5, 25, 33,33, 50, 100, ongebruikt (standaard ongebruikt) |
DitherAmpl |
Dither-amplitude (% stroom) |
0–10 (standaard 2) |
LVDT_Marge |
LVDT-diagnosemarge buiten bereik (%) |
1–100 (standaard 2) |
RegGain |
Positielusversterking (% stroom / Eng.-eenheid) |
-200 tot 200 (standaard 1) |
RegNullBias |
Null bias-compensatie (% stroom) |
-100 tot 100 (standaard 0) |
MaxPOS-waarde |
Positie volledig open (meestal %) |
-15 tot 150 (standaard 100) |
MinPOS-waarde |
Positie op volledig gesloten (meestal %) |
-15 tot 150 (standaard 0) |
MnLVDT1_Vrms |
LVDT-spanning bij volledig gesloten (Vrms, simplex/TMR) |
0–7,1 (standaard 1 / 1,1,1) |
MxLVDT1_Vrms |
LVDT-spanning bij volledige opening (Vrms, simplex/TMR) |
0–7,1 (standaard 5 / 5,5,5) |
V. Diagnostiek en alarmen
De IS220PSVOH1B voert de volgende zelfdiagnosetests uit:
Zelftest bij opstarten: controleert RAM, flashgeheugen, Ethernet-poorten en de meeste processorkaarthardware.
Continue monitoring van de interne voedingen.
Elektronische ID-controle: verifieert dat de hardwareset van het terminalbord, het acquisitiebord en het processorbord overeenkomt en dat de applicatiecode in flash correct is voor de hardware.
Elke analoge ingang beschikt over hardwarelimietcontroles op basis van vooraf ingestelde (niet-configureerbare) hoge en lage niveaus nabij het werkingsbereik. Bij overschrijding wordt een logisch signaal ingesteld en wordt de ingang niet meer gescand.
Elke ingang heeft ook systeemlimietcontroles op basis van configureerbare hoge/lage niveaus, die alarmen kunnen genereren, functies kunnen in-/uitschakelen en vergrendelend/niet-vergrendelend kunnen zijn. RSTSYS reset de omstandigheden die buiten de limiet vallen.
De analoge ingangshardware omvat nauwkeurige referentiespanningen bij elke scan; Gemeten waarden worden vergeleken met verwachte waarden om de gezondheid van de A/D-converter te bevestigen.
Analoge uitgangsstroom wordt op het klemmenbord gedetecteerd met behulp van een kleine belastingsweerstand; het I/O-pakket conditioneert dit signaal en vergelijkt het met de opgedragen stroom om de gezondheid van de D/A-converter te bevestigen.
Het zelfmoordrelais met analoge uitgang wordt voortdurend gecontroleerd op overeenstemming tussen de commandostatus en de feedbackindicatie.
Gedetailleerde diagnostische informatie is beschikbaar via de ToolboxST-applicatie. Diagnostische signalen kunnen individueel worden vergrendeld en gereset via het RSTDIAG-signaal wanneer ze weer gezond zijn.
VI. Installatie-opmerkingen
Monteer het TSVCH1A-klemmenbord veilig.
Steek één (simplex) of drie (TMR) IS220PSVOH1B-modules rechtstreeks in de klemmenbordconnectoren.
Bevestig de modules mechanisch met behulp van de inzetstukken met schroefdraad naast de Ethernet-poorten en de klemmenbordspecifieke montagebeugel. Pas de positie van de beugel zo aan dat er geen haakse kracht wordt uitgeoefend op de DC-62-pins connector.
Steek de WSVO-servodriverconstructies in de J2 48-pins connectoren en zet ze vast met de vier schroeven.
Sluit één of twee Ethernet-kabels aan, afhankelijk van de systeemconfiguratie. Wanneer een enkele IONet-verbinding wordt gebruikt, werkt de module via beide poorten. Als dubbele verbindingen worden gebruikt, is het de standaardpraktijk om ENET1 aan te sluiten op het netwerk dat is gekoppeld aan de R-controller.
Schakel de I/O-pakketten en stuurprogramma's van stroom met behulp van de aan/uit-schakelaars op TSVC. Gebruik SW3 voor R, SW2 voor S en SW1 voor T en controleer de indicatielampjes. Voor simplextoepassingen die gebruik maken van de TSVC JDI/JD2 (K1-relais), controleer of SW1 AAN is en de groene DS1-LED brandt; anders zal het K1-uitschakelingsoverbruggingsrelais niet de beoogde bescherming bieden.
Gebruik de ToolboxST-applicatie om de I/O-pakketten indien nodig te configureren. Opmerking: Als de gedownloade configuratie I/O-pakketten bevat met andere module-ID's dan de momenteel actieve configuratie, is het mogelijk dat op sommige I/O-pakketten onjuiste firmware is geïnstalleerd. Zorg er in dat geval voor dat de controller de nieuwe configuratie uitvoert, start het volledige systeem opnieuw op en start vervolgens de ToolboxST Download Wizard opnieuw.
